Esitys ainedidaktiikan symposiumissa Turun yliopistossa 12.2.2016

1. Tuomas Aivelo & Anna Uitto
Helsingin yliopisto, Biotekniikan instituutti /
Opettajankoulutuslaitos
Ainedidaktiikan symposium, Turun yliopisto,
12.2.2016
Lukiolaisten, heidän
opettajiensa ja
oppikirjojen käsitykset
geenien toiminnasta

2. MenetelmätTuloksetTarkasteluJohdanto
Genetiikan opetuksen sisältö
• Sisällön tarkastelu on kansainvälinen trendi
(Venville & Treagust, 1998; Shaw et al., 2008; Dougherty, 2010; Redfield, 2012)
Dramaattinen muutos genetiikan
sisällössä – mutta ei niinkään
opetuksessa

3. MenetelmätTuloksetTarkasteluJohdanto
”Kanoninen” lähestymistapa
• Mendelin geenimallit
• Monohybridiristeytykset,
dihybridiristeytykset,…
• Ovatko ajankohtaisia tai
oleellisia?

4. MenetelmätTuloksetTarkasteluJohdanto
Opetussuunnitelman perusteet
2003
Solu ja perinnöllisyys –kurssin tavoitteet:
•tuntee geneettisen informaation rakenteen
sekä sen siirtymisen solusta soluun ja
sukupolvelta toiselle
•tietää miten geenit ohjaavat solun toimintaa
•osaa periytymisen lainalaisuuksien
perusperiaatteet

5. MenetelmätTuloksetTarkasteluJohdanto
Valmistaako genetiikka opiskelijoita
kohtaamaan maailma?

6. MenetelmätTuloksetTarkasteluJohdanto
Tutkimusongelma
KYSYMYS:
Minkälaisia geenimalleja esiintyy
biologian oppikirjoissa?
Oppi-
materiaalit
Opiskelijat
Opettajat
Opetussuunnitelman perusteet
Geneetiikot
Tiedeviestintä
YTL
Genetiikan
osaaminen
Arkielämä
Jatko-opinnot
Ammattitaito

7. JohdantoTuloksetTarkasteluMenetelmät
Geenimallit
Perustuu Gericke & Hagberg (2007) määritelmiin:
•Mendelian – “genotyyppi on fenotyyppi”
•Classical – “geeni on kromosomissa ja johtaa fenotyyppiin”
•Biochemical-classical – “geeni tuottaa entsyymin joka
johtaa fenotyyppiin”
•Neoclassical – “DNA tekee RNA:n, joka tekee proteiinin”
•Modern – “geenien, geenituotteiden ja ympäristön
muodostama vuorovaikutusverkko”

8. JohdantoTuloksetTarkasteluMenetelmät
Geenimallien osaset
4. Genotyypin ja fenotyypin
välinen suhde
GEENI 3. Geenin toiminnan määrittely
2. Geenin toiminnan ja
organisaatiotason
välinen suhde
1. Geenin rakenne ja
toiminta
5. Ympäristötekijöiden ja
geenien välinen suhde

9. JohdantoTuloksetTarkasteluMenetelmät
• 4 lukion oppikirjaa, jotka laajasti
käytettyjä (Aivelo & Uitto, 2014)

10. JohdantoTuloksetTarkasteluMenetelmät
Analysis
• Sisällönanalyysi (Neuendorf, 2002)
• Etsin kaikki maininnat geeneistä ja analysoin
geenimallin (Gericke & Hagberg, 2010)
Esimerkki Bios2
-kirjasta,
s. 72-73

11. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Tulos: Hyvin samanlaiset oppikirjat
• Jokaisessa kirjassa sisältö oli hyvin
samanlainen ja samassa
järjestyksessä

12. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Ei yhtään uusinta geenimallia
Mendelian
Classical
Biochemical-classical
Neoclassical
Modern

13. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Vain muutamia moderneja piirteitä
Piirteet
1.
Rakenne
2.
Organisaatio
3.
Toiminta
4.
Fenotyyppi
5.
Ympäristö
Malli
Mendelian 11 % 20 %
39 %
54 %
69 %Classical
31 % 14 %
19 %
Biochemical-
classical
23 %
Neoclassical 58 %
21 % 47 % 4 %
10 %
Modern 0 % 4 %
Ei
historiallista
vastinetta
45 % 14 % 17 %

14. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Suomalaiset kirjat samanlaisia kuin
ruotsalaiset!Piirre Aivelo &
Uitto
Gericke &
Hagberg
1a 11% 17%
1b 31% 18%
1c 58% 53%
1d 0% 12%
2Ia 20% 22%
2Ib 14% 14%
2Ibx 38% 34%
2Ic 21% 10%
2Icx 7% 20%
2IIa 100% 79%
2IIb 0% 22%
3a 39% 44%
3b 47% 54%
3c 14% 2%
4a 54% 11%
4b 19% 32%
4c 23% 28%
4d 4% 29%
5a 69% 79%
5ax 17% 11%
5b 10% 5%
5c 4% 9%

15. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Geenimallit Aivelo & Uitto Gericke &
Hagberg
Mendelian
Classical
Biochemical-classical
Neoclassical
Modern
34% 25%
7% 19%
28% 31%
31% 34%
0% 8%

16. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Geenien rakenne ja toiminta esitettiin
yksinkertaisina tosiasioina, ei
tieteellisinä malleina.

17. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Periytyvyyttä ei ollut liitetty
molekyylitason tapahtumiin.
Genotyypin ja fenotyypin välistä yhteyttä
ei ole selitetty.

18. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkasteluTulokset
Ympäristötekijöiden vaikutuksesta puhuttiin harvoin ja
silloinkin alisteisena geenien toiminnalle.
Geenien ja ympäristön toiminta myös erotettiin
eksplisiittisesti.
Esim. “Fenotyyppi = Genotyyppi + Ympäristön vaikutus”.

19. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkastelu
Tieteellinen determinismi
- Geeneillä ja ympäristöllä on
vuorovaikutusta
Tiukka geneettinen determinismi
- Genotyyppi määrittää fenotyypin
Pehmeä geneettinen determinismi
- Geeneillä ja ympäristöllä
on erillinen vaikutus
fenotyyppiin.
Vaikuttaa siltä, että
opiskelijat suosivat
pehmeää geneettistä
determinismiä!
(Aivelo & Uitto, 2014)

20. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkastelu
Genotyyppi Ympäristö
Fenotyyppi
Kehitys
Scientific genetic determinism

21. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkastelu
Ymmärtävätkö opiskelijan geenin
mallina?
• Tällä hetkellä se ei ole helppoa
• Eri biologian alat käyttävät eri malleja (Flodin, 2009)
• Miten yhdistää erilaiset mallit?

22. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkastelu
Mitä tämä tarkoittaa opetukselle ja
oppimateriaaleille?
• Tarvitaan enemmän geenimallien koherenttia (Gericke,
2008)
• Sisäisesti ristiriitaisten mallien ongelmat (Justi & Gilbert, 2003)
• Arkikielen (”x”geeni) ja tieteellisen kielen erojen
selvittäminen
• Geenien eri merkitysten selvittäminen (Snyder & Gerstein,
2003)

23. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkastelu
Vaikutukset opetussuunnitelmiin
Uudessa OPSissa:
•” käyttää käsitteitä, malleja ja teorioita
tarkastellessaan soluihin ja perinnöllisyyteen
liittyviä ilmiöitä”
” geenien periytyminen ja ominaisuuksien
siirtyminen sukupolvelta toiselle”

24. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkastelu
Jatkotutkimus
Oppi-
materiaalit
Opiskelijat
Opettajat
Opetussuunnitelman perusteet
Geneetiikot
Tiedeviestintä
YTL
Genetiikan
osaaminen
Arkielämä
Jatko-opinnot
Ammattitaito
Opettajien haastattelut ja
kyselylomakkeet opiskelijoille

25. JohdantoMenetelmätTuloksetTarkastelu
• Aivelo & Uitto 2014: Geenimallit lukion oppikirjoissa ja lukiolaisten käsityksiä geenien
toiminnasta. Natura 2/2004: 31-35.
• Aivelo & Uitto 2015:
Genetic determinism in the Finnish upper secondary school biology textbooks. NorDiNa –
Nordic Studies in Science Education 11(2):139-152.
• Dougherty, 2010: It’s time to overhaul our outdated genetics curriculum. The American
Biology Teacher 4:4-7. doi: 10.1525/abt.2010.72.4.2
• Finnish National Board of Education, 2004: National Core Curriculum for General Upper
Secondary Education Intended for Young People
• Flodin, 2009: The Necessity of making visible concepts with multiple meanings in science
education: the use of the gene concept in a biology textbook. Science & Education
18:773-94. doi:10.1007/s11191-007-9127-1
• Gericke & Hagberg, 2007: Definition of historical models of gene function and their
relation to students’ understanding of genetics. Science Education 16:849-881. doi:
10.1007/s11191-006-9064-4
• Gericke 2008: Science versus school-science – multiple models in genetics: the depiction
of gene function in upper secondary textbooks and its influence on students’
understanding. PhD Thesis, Karlstadt University. LINK
• Gericke & Hagberg, 2010: Conceptual incoherence as a result of the use of multiple
historical models in school textbooks. Research in Science Education 4:605-623.
doi:10.1007/s11165-009-9136-y
• Justi & Gilbert 2003: Teachers' views on the nature of models. International Journal of
Science Education 25:1369-1386. doi: 10.1080/0950069032000070324
• Neuendorf 2002: The content analysis guidebook. Thousand Oaks: Sage.
• Redfield, 2012: ”Why do we have to learn this stuff?” – a new genetics for 21st century
students. PLoS Biology 10:e1001356. doi:10.1371/journal.pbio.1001356
• Shaw et al. 2008: Essay contest reveals misconceptions of high school students in genetics
content. Genetics 178:1157-1168. doi:10.1534/genetics.107.084194
• Snyger & Gerstein 2003: Defining genes in the genomics era. Science 300:258-260.
doi:10.1126/science.1084354
• Venville & Treagust 1998: Exploring conceptual change in genetics using a
multidimensional interpretive framework. Journal of Research in Science Teaching
35:1031-1055. doi: 10.1002/(SICI)1098-2736(199811)35:9<1031::AID-TEA5>3.0.CO;2-E